Silnik tłokowy odkryty w mitochondriach

Do tej pory wiedzieliśmy, że w łańcuchu oddechowym biorą udział enzymy przypominające działaniem silnik turbinowy. Obecnie do „galerii silników” działających w mitochondrium można dorzucić kolejny: tłokowy.

Co wspólnego mają silniki tłokowe i enzymy mitochondrialnego układu oddechowego – oprócz tego, że biorą udział w wytwarzaniu energii? Najnowsze odkrycie dowodzi, że więcej niż moglibyśmy się spodziewać: schemat działania.

Kapsułki dojelitowe napędzane silnikami rakietowymi

Łańcuch oddechowy to ostatni etap wieloetapowego procesu oddychania wewnątrzkomórkowego i bodaj najbardziej znienawidzone przez uczniów zagadnienie z fizjologii organizmów żywych. Możliwe, że dzięki odkryciu naukowców z Medical Research Council (MRC) opanowanie istoty problemu stanie się ciut łatwiejsze. Zespół badaczy rozszyfrował bowiem budowę jednego z kluczowych enzymów biorących udział w procesie: oddechowego kompleksu I. Działa on na pierwszym etapie tworzenia energii – jego zadanie polega na przenoszeniu elektronów: tu akurat między NADH a chinonami. Wygląda jak duża litera L, natomiast schemat działania do złudzenia przypomina pracę tłoka silnikowego. Kompleks porusza się dokładnie jak tłok w silniku parowym: w górę i w dół, pompując tym samym cząstki poprzez błonę mitochondrialną.

Pierwsze było mitochondrium, dopiero potem silnik tłokowy wymyślony przez człowieka – tu akurat odwieczny spór o pierwszeństwo typu jajko czy kura nie będzie miał miejsca. Odkrywcy podkreślają, że największe zaskoczenie budzi jednak fakt, iż jeden z najelegantszych i najbardziej wydajnych procesów wytwarzania energii w przyrodzie jest uderzająco podobny w działaniu do jednego z największych ludzkich wynalazków.

Krwiożerczy przecinak z piłą mechaniczną

W 1997 r. profesor John Walker z MRC otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie, że kompleks oddechowy V biorący udział w końcowej fazie łańcucha oddechowego przypomina swoim działaniem silnik turbinowy.

Wprawdzie w przypadku wynalezienia obu silników myśl ludzka działała niezależnie i bez zgłębiania szczegółów budowy mitochondriów w poszukiwaniu inspiracji dla budowy urządzeń mechanicznych, ale i tak wyszło na to, że na naturze wzorować się warto.

Rozszyfrowanie zasad działania kolejnych kompleksów enzymatycznych w komórkowych centrach energetycznych czeka na odkrycie. Ciekawe zatem, ile jeszcze uda się znaleźć analogii do działających już urządzeń? A ile inspiracji dla nowych rodzajów silników?…

W pełni działający silnik magnetyczny

Wymiar praktyczny tych odkryć? Jak na razie będą to prace polegające na lepszym zrozumieniu zachodzących w komórkach procesów. Po to, by opracować skuteczne metody leczenia chorób wynikających np.z procesu starzenia się. Do wytwarzania maszyn, których działanie będzie wiernym odwzorowaniem funkcjonowania wewnątrzkomórkowych struktur jeszcze przyjdzie poczekać.